Έρευνα σχεδιασμού έξυπνης κουτίου υποσταθμίδας με βάση την εγκατάσταση GIS υψηλής τάσης 110 kV
Επιλογή και Εγκατάσταση Οργανωτικού Εξοπλισμού Με βάση το GIS
Σήμερα, ο πιο συνηθισμένος οργανωτικός εξοπλισμός περιλαμβάνει εξωτερικό ανοιχτό τύπο αεριοδιαμονών διαχειριστή, παραδοσιακό εσωτερικό GIS, χάλυβα-δομημένο εσωτερικό GIS, και εξωτερικό υβριδικό GIS. Αυτή η μελέτη εστιάζει στις υποσταθμείς της Ινδονησίας για την ολοκλήρωση της εγκατάστασης οργανωτικού εξοπλισμού για νοηματικές προσαρμοσμένες υποσταθμείς. Οι περισσότερες υποσταθμείς στην Ινδονησία βρίσκονται σε περιοχές με περίπλοκη ορογραφία και χαμηλή πυκνότητα φορτίου. Σύμφωνα με τον τρέχοντα πλάνο, η στρατηγική ανάπτυξης του περιφερειακού ηλεκτρικού δικτύου είναι η χρήση των υπάρχουσων 110 kV γραμμών για την κατασκευή μικρής δυναμικότητας υποσταθμείων. Σε αυτή τη βάση, τα επίπεδα τάσης θα μειωθούν σταδιακά για να επιτευχθεί η μέγιστη αποδοτικότητα επενδύσεων, να ενισχυθεί η αξιοποίηση του εξοπλισμού, και να μειωθεί ο ρόλος των 35 kV υποσταθμείων. Οι υποσταθμείς στο ηλεκτρικό δίκτυο της Ινδονησίας είναι μεγάλης κλίμακας, με υψηλό κόστος επενδύσεων και εξοπλισμού, καθώς και μεγάλη διάρκεια κατασκευής, που απαιτεί περαιτέρω βελτιώσεις στην επιλογή και την εγκατάσταση του εξοπλισμού.
Το εξωτερικό υβριδικό GIS ενοποιεί διακόπτες και αποσυνδέστες, χρησιμοποιώντας παραδοσιακές μπάρες. Αυτή η διάταξη μπορεί να μειώσει τον αριθμό των φλάνζες και του εξωτερικού εξοπλισμού, επομένως αυξάνοντας την αποδοτικότητα χρήσης της γης στην περιοχή προορισμού. Επιπλέον, η προσέγγιση του υβριδικού GIS μπορεί να μειώσει τη δυσκολία της εγκατάστασης και της επέκτασης, διευκολύνοντας την εγκατάσταση και τη συντήρηση του εξοπλισμού σε ορεινές και υπαιθρικές περιοχές.
Η Ινδονησία έχει σχετικά υγρό κλίμα με πολλές ημέρες υψηλής θερμοκρασίας, έτσι η νοηματική ελεγχού έχει αυστηρές περιβαλλοντικές απαιτήσεις. Στην Ινδονησία, οι νοηματικές κάψεις γενικά απαιτούν ένα ποσοστό ατμοσφαιρικής υγρασίας 5% - 95% και ένα εύρος θερμοκρασίας περιβάλλοντος -5 - 55°C, χωρίς επιτρεπτή παγωμένη παρουσία. Για να επιτευχθεί η ψύξη, η αποξηρανση, και η πρόληψη της συσσώρευσης υγρασίας στις εξωτερικές κάψεις ελέγχου, αυτή η μελέτη χρησιμοποιεί τη μέθοδο εγκατάστασης κλιματιστικών στην πλευρά των πύλων των κάψεων.
Όσον αφορά την κύρια ηλεκτρική πλεξίδα, είναι απαραίτητο να εξασφαλίζεται η αξιοπιστία, οικονομική αποτελεσματικότητα, λειτουργικότητα, και ασφάλεια κατά τη λειτουργία. Για την 110 kV ηλεκτρική πλεξίδα με μονή μπάρα, συνηθίζεται να χρησιμοποιείται τομεακή πλεξίδα ή γεφυρωτή πλεξίδα. Η γεφυρωτή πλεξίδα έχει λιγότερους διακόπτες και χαμηλότερη επένδυση, αλλά η αξιοπιστία της είναι χαμηλότερη από την τομεακή πλεξίδα, και η δυσκολία της μεταγενέστερης τροποποίησης και επέκτασης είναι μεγαλύτερη. Συνεπώς, αυτή η μελέτη χρησιμοποιεί διακόπτες για την τομεακή διαίρεση της μπάρας. Με αυτή την τομεακή πλεξίδα, όταν ένας τομέας της μπάρας αποτυγχάνει, οι υπόλοιποι τομείς μπορούν ακόμα να παρέχουν ρεύμα, εξασφαλίζοντας αξιόπιστη λειτουργία. Η τομεακή πλεξίδα με μονή μπάρα είναι σχετικά απλή, με λιγότερα εξαρτήματα εξοπλισμού, και παρέχει υψηλή αξιοπιστία και λειτουργικότητα. Η δομή της βελτιωμένης νοηματικής υποσταθμείας είναι δείκνυμενη στο Σχήμα 1.
Οι μετατροπείς στην υποσταθμεία, ως σημαντικός εξοπλισμός, παίζουν κρίσιμο ρόλο στην ανίχνευση της κατάστασης. Λαμβάνοντας υπόψη το κόστος επενδύσεων και τις εφαρμογές, η σχεδιαστική πρόταση αυτής της μελέτης χρησιμοποιεί συστήματα παρακολούθησης διαλυμένων αερίων σε λάδι και συστήματα παρακολούθησης ρεύματος σύνδεσης της κύριας μετατροπέα. Το πρώτο, με κόστος περίπου 200.000 RMB ανά σύνολο, χρησιμοποιείται για την ανίχνευση της εσωτερικής μόνωσης του κυρίου μετατροπέα, ενώ το δεύτερο είναι για την πραγματικοχρόνια ανίχνευση του ρεύματος σύνδεσης της κύριας. Και τα δύο τεχνολογίες είναι σχετικά ώριμες και ευρέως εφαρμοσμένες.
Ο νοηματικός κύριος μετατροπέας ενοποιεί πρωτογενή και δευτερεύοντα εξοπλισμό, επιτρέποντάς του να εκτελεί ανίχνευση κατάστασης και εκτίμηση λειτουργικής κατάστασης. Για να επιτραπεί η καθημερινή συντήρηση και η παρακολούθηση των βαρδιών και να μειωθεί ο φόρτος συντήρησης, επιλέγεται η φυσική κυκλοφορία λαδιού και αέρια ψύξη ως μέθοδος ψύξης του κυρίου μετατροπέα.
Το υβριδικό GIS ενοποιεί διακόπτες, στροφοί, και μετατροπείς ρεύματος σε ένα μοναδικό σύνολο, απλοποιώντας τη διαδικασία ανασυγκρότησης με τη μείωση του αριθμού του εξοπλισμού. Επιπλέον, το εξωτερικό υβριδικό GIS διαθέτει λιγότερο εξοπλισμό και φλάνζες, παρέχοντας υψηλότερη αξιοπιστία και αντοχή στην οξείδωση, κάτι που το καθιστά κατάλληλο για την περιοχή προορισμού. Το ρυθμιζόμενο επίπεδο τάσης του εξοπλισμού της υβριδικής GIS θέσης είναι 126 kV, και το ρυθμιζόμενο ρεύμα είναι 2000 A. Κάθε υβριδικό GIS εξοπλισμός θέσης περιλαμβάνει αισθητήρες, νοηματικές κάψεις ελέγχου, και συστήματα ανίχνευσης κατάστασης SF₆ αερίου. Αυτά τα συστήματα μπορούν να ανιχνεύσουν την κατάσταση του αερίου και τη λειτουργική κατάσταση του εξοπλισμού, επιτρέποντας διατελεσματική μέτρηση, ανταλλαγή πληροφοριών, και ερώτηση κατάστασης για υψηλή τάση διακόπτες.
Βελτιώσεις στον Οργανωτικό Εξοπλισμό και Γενική Διάταξη
Στην αρχική σχεδιαστική πρόταση της νοηματικής υποσταθμείας, η διάταξη των νοηματικών κάψεων τερματικών και των κάψεων συλλογής ελέγχου υβριδικού GIS ακολούθησε τη διάταξη δύο κάψεων ανά θέση. Ωστόσο, αυτή η προσέγγιση αποδίδει πολλά τυχόν διασταυρωμένα κύκλωμα καλωδίων, το οποίο είναι ανεπιθύμητο για την καθημερινή συντήρηση. Συνεπώς, τα δευτερεύοντα κύκλωμα των νοηματικών τερματικών και των μηχανισμών υβριδικού GIS μπορούν να ενοποιηθούν. Με την ενσωμάτωση πινακίδων ελέγχου, κύκλων διασύνδεσης, κύκλων προστασίας, και κύκλων μη συντονισμένης φάσης στα νοηματικά τερματικά, μπορεί να επιτευχθεί μια ολοκληρωμένη σχεδίαση.
Η βελτίωση των νοηματικών κάψεων ελέγχου περιλαμβάνει κυρίως τρία στοιχεία: (1) Απλοποίηση του κυκλώματος με την αντικατάσταση της λογικής σκληρού συνδεσμού με λογισμική λογική τερματικών; (2) Επέκταση της επικοινωνίας ανάμεσα σε θέσεις μέσω νοηματικών τερματικών και τεχνολογίας αντικειμενικού προσανατολισμού περιστατικών στην υποσταθμεία; (3) Ανάληψη μιας ολοκληρωμένης σχεδίασης νοηματικών τερματικών και κυκλών ελέγχου διακόπτεων για τη μείωση περιττών λειτουργιών, όπως κύκλοι πίεσης. Εκτός από αυτές τις βελτιώσεις στο κύκλωμα, η διάταξη των νοηματικών τερματικών μέσα στις αρχικές κάψεις συλλογής ελέγχου διατηρείται, και βελτιώνονται οι συνδέσεις μεταξύ των νοηματικών κάψεων συλλογής ελέγχου και των αντίστοιχων εξοπλισμών.
Η σχεδιαστική πρόταση που προτείνεται σε αυτή τη μελέτη χρησιμοποιεί το μοντέλο προσαρμοσμένων καμπίνων. Η διάταξη της υποσταθμείας θα πρέπει να βασίζεται στις φυσικές συνθήκες και τις επιμέρους απαιτήσεις της περιοχής προορισμού, και να παρέχει πλεονεκτήματα όπως ασφάλεια, αξιοπιστία, φιλικότητα προς το περιβάλλον, προστασία από πυρ, και εύκολη λειτουργία και συντήρηση. Στην περιοχή προορισμού, ο οργανωτικός εξοπλισμός 110 kV και οι κύριοι μετατροπείς διατίθενται από βορρά προς νότο. Για να επιτευχθούν οι απαιτήσεις μεταφοράς, έχει οριστεί ένας κυκλικός διάδρομος πυρόσβεσης μέσα στην υποσταθμεία, και η εγκατάσταση των εξοπλισμών στον χώρο χρησιμοποιεί μια μειωμένη διάταξη. Μέσω αυτής της διάταξης, μπορεί να εξοικονομηθεί 18% της επιφάνειας της γης. Η γενική διάταξη του οργανωτικού εξοπλισμού στη σχεδιαστική πρόταση είναι δείκνυμενη στο Σχήμα 2.
Σε ό,τι αφορά τη βελτίωση των διαστάσεων διανομής
Η σχεδιαστική πρόταση που προτείνεται στη μελέτη διατίθεται τον εξοπλισμό υβριδικού GIS σε δύο σειρές, και ο οργανωτικός εξοπλισμός 110 kV χρησιμοποιεί εξωτερικές μεταλλικές στήριξης μπάρες αλουμινίου-μαγνησίου. Η τυπική διάταξη της τομεακής θέσης συνήθως χαρακτηρίζεται από γραμμική διάταξη μαλακών μεταλλικών μπάρες στα δύο άκρα, η οποία καταλαμβάνει μεγάλη πλατιά χώρα. Λόγω της ενοποίησης του εξοπλισμού υβριδικού GIS, η διάταξη είναι πιο συμπαγής. Η μελέτη ορίζει την πλατιά διάσταση της τομεακής θέσης σε 8 μ., 2 μ. μικρότερη από πριν. Το τυπικό μήκος είναι 39 μ. Για τη βελτίωση της μετακύκλως διάστασης, η προτεινόμενη σχεδιαστική πρόταση χρησιμοποιεί ενοποιημένο εξοπλισμό, αφαιρεί τη δομή εισόδου, και τροποποιεί τη δομή μπάρας, μειώνοντας έτσι την κατάληψη της μετακύκλως χώρας. Μέσω αυτών των δύο βελτιώσεων, η μετακύκλως διάσταση στη σχεδιαστική πρόταση είναι 25.2 μ., 13.8 μ. μικρότερη από το τυπικό μήκος, μειώνοντας αποτελεσματικά την κατάληψη χώρας από τον εξοπλισμό.
Ανάλυση Απόδοσης και Κόστους Νοηματικών Προσαρμοσμένων Υποσταθμείων
Μετά την ολοκλήρωση της κατασκευής της προσαρμοσμένης υποσταθμείας, απαιτούνται σχετικές επιμελείες για να εξασφαλιστεί ότι οι λειτουργίες κάθε εξοπλισμού μπορούν να επιτευχθούν σύμφωνα με τις σχεδιαστικές απαιτήσεις και να επιτρέπεται η κανονική επικοινωνία μεταξύ των εξοπλισμών και του λογισμικού. Το πείραμα καταγράφει και αναλύει δεδομένα όπως τα τ
